תוכנית בקרת לחץ מדורגת עבור עמודת התיקון ביחידות הפרדת אוויר

בפעולת יחידות הפרדת אוויר (ASU), לחץ העמודים הוא פרמטר מפתח המשפיע ישירות על שיווי המשקל של אדי-נוזל ויעילות ההפרדה. על ידי בחירת נקודות זיהוי מתאימות והגדרת לולאות בקרה אוטומטיות, ניתן להשיג ויסות מדויק של הלחץ, המבטיח ביצועי תיקון יציבים. מאמר זה מציע ערכת בקרת מפל המבוססת על נקודות רגישות ללחץ בעמודות. השיטה מספקת תגובה מהירה לתנודות עומס ותפעול, מפחיתה את הסיכון לחריגות בתהליך, ומבטיחה תפוקה יציבה של מוצרי חמצן, חנקן וארגון. התוכנית מציעה תמיכה טכנית משמעותית לבקרה עדינה וייצור יציב ב-ASUs.

רקע של טכנולוגיית הפרדת אוויר

יחידות הפרדת אוויר מאמצות זיקוק קריוגני כדי להפריד חמצן, חנקן וארגון מאוויר נוזלי. עמוד התיקון הראשי אחראי על הפרדת החמצן והחנקן, ובמקביל מספק הזנה למערכת הארגון. לחץ התפעול של העמוד לא רק קובע את שיווי המשקל של אדי-נוזל אלא גם משפיע על סיכוני חסימת חנקן, טוהר המוצר ואיזון הקור הכולל.

אם לחץ העמודים סוטה בצורה חריגה, הוא עלול להפריע להעברת החום במעבה העליון או בדוד החוזר התחתון, לערער את יציבות שיפוע הריכוז ולפגוע בתיקון הארגון במורד הזרם. לפיכך, שליטה מדויקת ובזמן של לחץ העמודים חיונית כדי לשמור על היציבות של ה-ASU כולו.

נקודות רגישות ללחץ ותפיסת בקרה

נקודת הרגישות ללחץ של עמודת התיקון הראשית ממוקמת בדרך כלל ליד כניסת המעבה העליונה או בחלק העליון הארוז. תנודות הלחץ באזור זה מעידות בעיקר על שינויים בתהליך הכוללים ויש להם השפעה ישירה על התפלגות הרכב החנקן-חמצן.

באמצעות הדמיית תהליך וחישוב, לחץ התכנון בנקודה רגישה זו נקבע ומוגדר כלולאת בקרת התהליך העיקרית (PIC) ב-DCS. הלולאה הראשית מודדת את הלחץ הזה ומבצעת התאמות PID, כשהיא יוצאת ללולאת בקרת התהליך המשנית, המווסתת את יכולת קירור החנקן הנוזלי או את זרימת ההרחבה. הלולאה המשנית, בתורה, פועלת על לחץ עמודה, ובכך משיגה ויסות לולאה סגורה- המותאמת לדרישות התהליך.

אמצעים למניעת פיגור תהליך

אם לא ניתן לטפל בתנודות הלחץ באופן מיידי, עלולות להתרחש חריגות באיכות המוצר. כדי למנוע פיגור מוגזם בתהליך, האמצעים הבאים מיושמים בתכנית זו:

המרת אותות- ערכי לחץ הדגימה מומרים ללחץ תרמודינמי ומוגברים, ומשפרים את רגישות האות.

משתנים מהירים-שפעלו- זרימת הרחבה נבחרה כמשתנה המנופל בלולאה המשנית, מה שמאפשר התאמה מהירה של איזון הקור ותיקון מהיר של לחץ העמודה.

דגימה אופטימלית- מרווחי דגימה קצרים יותר מוגדרים ב-DCS כדי לשפר את התגובה הדינמית.

אמצעים למניעת חריגה

תחת עומס גבוה או הפרעות גדולות, טווחי התאמת PID רחבים עלולים לגרום לפעולות מוגזמות של המפעיל, וכתוצאה מכך לתנודות לחץ חמורות. כדי למנוע חריגה, ההגבלות הבאות מיושמות:

הגבלת אות הפלט PIC בתוך הקיבולת המדורגת של קירור חנקן נוזלי;

הגדרת גבולות עליונים ותחתונים עבור פלט הלולאה המשנית בהתבסס על יכולת עיצוב הציוד למניעת הפרות גבולות;

הכנסת מנגנוני התחלה ושיכוך- רכים ללוגיקת הבקרה כדי למזער זעזועים בהתאמה.

מַסְקָנָה

ערכת בקרת לחץ המפל המוצעת משפרת באופן משמעותי את יציבות ASU תחת תנודות עומס והפרעות בתהליך. על ידי שילוב של ניטור נקודות רגישות-ללחץ, לולאות ראשוניות-משניות מתואמות, והגברת אות משופרת עם אמצעים להגבלת פלט, התכנית מפחיתה את התרחשות חסימת חנקן ומבטיחה אספקה ​​עקבית של מוצרי חמצן, חנקן וארגון.

במבט קדימה, עם התקדמות מתמשכת של מערכות DCS והשילוב של אלגוריתמי בקרה חכמים, ASUs ישיגו רמות גבוהות יותר של אוטומציה. האינטגרציה העמוקה של הנדסת תהליכים ובקרת אוטומציה תניע את תעשיית הפרדת האוויר הקריוגנית לעבר יעילות, יציבות ואינטליגנציה רבה יותר.